(57)【要約】【課題】２つの基地局間の無線バックホールトラフィックを提供する。【解決手段】本発明は、基地局自体の無線リソースを使用して、基地局間で無線バックホールを実装する、無線通信システム内、特にＷｉＭＡＸネットワーク内の無線自己バックホール技術に関する。より具体的には、アプリリンクおよびダウンリンクバックホールチャネルが、基地局の固有のリソースを使用して、またスレーブ基地局のフレーム開始時間をマスタ基地局に対してある期間の間オフセットすることによって、マスタ基地局とスレーブ基地局との間で形成される。スレーブ基地局は、ローカルユーザアクセス中には基地局モードで動作し、マスタ基地局との無線バックホールトラフィック実装中には加入者局モードで動作する。したがって、スレーブ基地局は、これらの２つの動作モード間で切り換わる必要がある。【選択図】図７
2007135206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ネットワーク内で第１の基地局と第２の基地局との間の無線トラフィックバックホールを実装する方法であって、
ａ）基地局自体のタイムスロットを使用して、前記第１の基地局と前記第２の基地局との間でアップリンクバックホールチャネルおよびダウンリンクバックホールチャネルを形成するステップと、
ｂ）前記アップリンクバックホールチャネルおよび前記ダウンリンクバックホールチャネルを使用して、前記第１の基地局と前記第２の基地局との間でアップリンクおよびダウンリンクトラフィックバックホールを実装するステップとを含む方法。
【請求項２】
ステップａ）が、
前記第１の基地局と前記第２の基地局との間でアップリンクバックホールチャネルおよびダウンリンクバックホールチャネルを形成するように、第２基地局のフレーム開始時間を、第１の基地局のフレームに対してある期間の間オフセットすることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の基地局が、前記第１の基地局のスレーブ基地局であり、ステップｂ）が、
前記第２の基地局が、ローカルユーザアクセストラフィックと無線バックホールトラフィックとの間で切り換わるかどうか判断すること、および
前記第２の基地局が、ローカルユーザアクセストラフィックと無線バックホールトラフィックとの間で切り換わると判断される場合は、前記第２の基地局の動作モードを切り換えることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第２の基地局の動作モードを切り換える前記ステップが、
バックホールトラフィックが実装される場合は、前記第２の基地局を、第２の動作周波数から第１の動作周波数に切り換えることを含み、前記第２の動作周波数が、第２の基地局によってローカルユーザアクセストラフィックのために使用され、前記第１の動作周波数が、第１の基地局によってローカルユーザアクセストラフィックのために使用され、第２の基地局の動作モードを切り換える前記ステップがさらに、
バックホールトラフィックが終了される場合は、前記第２の基地局を、前記第１の動作周波数から第１の動作周波数に切り換えて戻すことを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の基地局が、第３の基地局のマスタ基地局であり、
ｄ）基地局自体のタイムスロットを使用して、前記第２の基地局と前記第３の基地局との間でアップリンクバックホールチャネルおよびダウンリンクバックホールチャネルを形成すること、および
ｅ）前記アップリンクバックホールチャネルおよび前記ダウンリンクバックホールチャネルを使用して、前記第２の基地局と前記第３の基地局との間でアップリンクおよびダウンリンクトラフィックバックホールを実装することをさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップｄ）が、
前記第２の基地局と前記第３の基地局との間でアップリンクバックホールチャネルおよびダウンリンクバックホールチャネルを形成するように、第３の基地局のフレーム開始時間を、第２の基地局のフレームに対してある期間の間オフセットすることを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第３の基地局が、前記第２の基地局のスレーブ基地局であり、ステップｅ）がさらに、
前記第３の基地局が、ローカルユーザアクセストラフィックと無線バックホールトラフィックとの間で切り換わるかどうか判断すること、および
前記第３の基地局が、ローカルユーザアクセストラフィックと無線バックホールトラフィックの間で切り換わると判断される場合は、前記第３の基地局の動作モードを切り換えることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
第３の基地局の動作モードを切り換える前記ステップが、
バックホールトラフィックが実装される場合は、前記第３の基地局を第３の動作周波数から第２の動作周波数に切り換えることを含み、前記第３の動作周波数が、第２の基地局によってローカルユーザアクセストラフィックのために使用され、第３の基地局の動作モードを切り換える前記ステップがさらに、
バックホールトラフィックが終了される場合は、前記第３の基地局を前記第２の動作周波数から第３の動作周波数に切り換えて戻すことを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の基地局が、第３の基地局からの受信されたバックホール情報を、前記第１の基地局とのアップリンクバックホールチャネルを介して第１の基地局に送信すること、および
前記第２の基地局が、第１の基地局からの受信されたバックホール情報を、前記第３の基地局とのアップリンクバックホールチャネルを介して第３の基地局に送信することをさらに含むことを特徴とする、請求項５から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記無線通信ネットワークが、ＷｉＭＡＸネットワークである、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
無線通信ネットワーク内で無線バックホールを実装し、第２の基地局のマスタ基地局である基地局であって、
情報を加入者局と送受信するトランシーバ手段を備え、
前記トランシーバ手段が、さらに、基地局自体のタイムスロットを使用して形成される、前記基地局と前記第２の基地局との間のアップリンクおよびダウンリンクのバックホールチャネルを介して、バックホール情報を第２の基地局と送受信するために使用される基地局。
【請求項１２】
前記アップリンクおよびダウンリンクのバックホールチャネルが、第２の基地局のフレーム開始時間を、前記マスタ基地局のフレームに対してある期間の間オフセットすることによって形成される、請求項１１に記載の基地局。
【請求項１３】
前記無線通信ネットワークが、ＷｉＭＡＸネットワークである、請求項１１または１２に記載の基地局。
【請求項１４】
無線通信ネットワーク内でマスタ基地局として無線バックホールを実装し、第１の基地局のスレーブ基地局である無線基地局であって、
情報を加入者局と送受信するトランシーバ手段を備え、
前記トランシーバ手段が、さらに、基地局自体のタイムスロットを使用して形成される、前記基地局と前記第１の基地局との間のアップリンクおよびダウンリンクバックホールチャネルを介して、バックホール情報を第１の無線基地局と送受信するために使用される基地局。
【請求項１５】
前記基地局と前記第１の基地局との間のアップリンクおよびダウンリンクのバックホールチャネルが、前記基地局のフレーム開始時間を、前記第１の基地局のフレームに対してある期間の間オフセットすることによって形成される、請求項１４に記載の基地局。
【請求項１６】
前記基地局が、ローカルユーザアクセストラフィックと無線バックホールトラフィックとの間で切り換わるかどうか判断するモード判断手段と、
前記基地局が、ローカルユーザアクセストラフィックと無線バックホールトラフィックとの間で切り換わると判断される場合は、前記基地局の動作モードを切り換えるモード切換え手段とをさらに備えることを特徴とする、請求項１４または１５に記載の基地局。
【請求項１７】
前記モード判断手段が、さらに、バックホールトラフィックが実装される場合は、第２の動作周波数を第１の動作周波数に切り換えるために使用され、前記第２の動作周波数が、前記基地局によってローカルユーザアクセストラフィックのために使用され、前記第１の動作周波数が、第１の基地局によってローカルユーザアクセストラフィックのために使用され、またバックホールトラフィックが終了される場合は、前記第１の動作周波数を第１の動作周波数に切り換えて戻すために使用される、請求項１６に記載の基地局。
【請求項１８】
前記基地局が、さらに第３の基地局のマスタ基地局として働き、
前記トランシーバ手段が、さらに、基地局自体のタイムスロットを使用して形成される、前記基地局と前記第３の基地局との間のアップリンクおよびダウンリンクバックホールチャネルを介して、バックホール情報を第３の基地局と送受信するために使用される、請求項１４から１７のいずれか一項に記載の基地局。
【請求項１９】
前記基地局と前記第３の基地局との間のアップリンクおよびダウンリンクバックホールチャネルが、前記第３の基地局のフレーム開始時間を、前記基地局のフレームに対してある期間の間オフセットすることによって形成される、請求項１８に記載の基地局。
【請求項２０】
第１の基地局および第３の基地局からのバックホール情報をバッファリングするバッファ手段をさらに備え、
前記トランシーバ手段が、さらに、受信されたバックホール情報を、前記第１の基地局とのアップリンクバックホールチャネルを介して、第３の基地局から第１の基地局に送信するために使用されることを特徴とする、請求項１８または１９に記載の基地局。
【請求項２１】
前記トランシーバ手段が、さらに、受信されたバックホール情報を、前記第３の基地局とのアップリンクバックホールチャネルを介して、第１の基地局から第３の基地局に送信するために使用される、請求項２０に記載の基地局。
【請求項２２】
前記無線通信ネットワークが、ＷｉＭＡＸネットワークである、請求項１４から２１のいずれか一項に記載の基地局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信ネットワークに関し、詳細には、無線通信ネットワーク内の自己バックホール技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
展開の初めには、ＷｉＭＡＸネットワーク（ｗｏｒｌｄ  ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  ａｃｃｅｓｓ、マイクロ波アクセスのための国際相互運用、ＩＥＥＥ８０２．１６シリアル規格に基づく無線メトロポリタンネットワーク技術）のような無線通信ネットワークは、主として、発展途上国、郊外、およびネットワーク基盤があまり完全ではない地域を対象とする。その場合、初期加入者の数は非常に限られ、サービスアプリケーションのタイプは極めて単純であり、ネットワーク容量の需要は比較的小さい。この時点において、成功への鍵は、無線通信ネットワークが大規模なサービスエリアを達成し、市場を迅速に獲得できるようにするために、低コストのネットワークサービスエリアカバー技術（ｃｏｖｅｒａｇｅ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）をどのように使用するかにある。「低モビリティのブロードバンドＩＰアクセス」への解決策として、ＷｉＭＡＸ技術は、すべての関係者の注目を集めてきた。初期の商用段階において大規模なＷｉＭＡＸ展開を達成するために、関連した低コスト技術をどのように使用するかは、ＷｉＭＡＸ技術の大規模なアプリケーションにおいて重要な要因となっている。
【０００３】
上述の無線通信ネットワークの大規模アプリケーションを達成することの極めて重要な問題は、どのように高速ネットワーキングを達成し、ネットワーク構築コストを低減させるかにある。この点で、バックホールは、高いネットワーキングコストおよび難しい配線のような問題へのその有効な手法により、運営会社からますます注目を集めてきた。また、無線バックホールリンクを実装するために、ＷｉＭＡＸ基地局自体の無線リソースを使用する技術は、問題をより有効に解決することができる。
【０００４】
従来技術の中では、大規模ＷｉＭＡＸ展開のため無線リターンチャネルの技術的解決策を提供するために、ＬＭＤＳ技術のような無線マイクロ波技術が開示されている。その具体的な解決策は、図１に示されるとおりである。
【０００５】
図１に示す解決策では、ＷｉＭＡＸ基地局が、端末加入者のデータアクセスを達成するために使用されており、ＬＭＤＳ機器が、ＷｉＭＡＸトラフィックのリターンチャネルを実装するために使用されている。これら２つの技術の組合せは、ＷｉＭＡＸ無線ネットワーク展開をサポートすることができる。ＷｉＭＡＸネットワークが展開されている間に、それに対応して、ＬＭＤＳ機器が、それぞれのＷｉＭＡＸ基地局および無線アクセス制御点（ＲＡＣ、ｒａｄｉｏ  ａｃｃｅｓｓ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｐｏｉｎｔ）の箇所に追加されるべきである。さらに、運営会社は、ＷｉＭＡＸとＬＭＤＳの両方の動作周波数リソースを申請する必要がある。
【０００６】
図１に示すように、ＷｉＭＡＸ技術とＬＭＤＳ技術の組合せは、ＷｉＭＡＸ無線リターンネットワーク展開をサポートし得るが、ネットワーク構築の投資、ならびに日常の運用および保守のコストは、ネットワーク展開中に２つの種類の機器が使用される必要があるので非常に高い。
【０００７】
より重要なことには、これらの２つの技術は、異なる無線周波数リソースを使用する必要がある。実用的な応用例では、周波数リソースは、通常、政府によって運営会社に対して競売され、ほとんどの運営会社は、特定の領域においてこうした豊かな周波数リソースを有することは難しい。
【０００８】
さらに、展開の数年後、ＬＭＤＳ技術は、統一されたグローバルな標準をまだ有しておらず、様々なメーカからの製品のインターワーキングは極めて難しい。
【０００９】
さらに、ＬＭＤＳは、高帯域で動作し、ＬＯＳ（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）モードで動作しなければならず、それによってもそのアプリケーション範囲が制限される。
【００１０】
米国特許出願公開第２００４／００６２２１４号は、帯域内無線通信ネットワークバックホール技術を開示している。移動局エアインターフェースからの割当てスペクトルを使用することによって、無線通信ネットワーク内の１つまたは複数のリモートの子アクセスポイントは、ネットワークへの従来のバックホールリンクを有する親アクセスポイントへのバックホール接続を確立する。このようにして、バックホールトラフィックは、通常の移動局トラフィックと共存して、標準のエアインターフェースで運ばれる。しかし、この米国特許出願の開示では、バックホールトラフィックを実装する２つの基地局のうちの１つには、移動局の働きをするバックホールモジュールおよび対応するアンテナが備えられる必要がある。このバックホールモジュールを介して、移動局は、別の基地局とのバックホールトラフィックを実装する。したがって、ネットワーク構築投資ならびに日常の運用および保守のコストはやはり増加する。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／００６２２１４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の一目的は、従来技術の上記欠点を克服するために、無線通信ネットワーク、特にＷｉＭＡＸネットワーク内の無線基地局自体の無線リソースを使用することによって、他のハードウェア機器を増加させる必要なしに、２つの基地局間の無線バックホールトラフィック（無線自己バックホールとも称される）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ＩＥＥＥ８０２．１６プロトコルに準拠することを前提とする無線自己バックホールシステムは、端末ユーザのための無線アクセスを提供しながら、無線基地局（ＷｉＭＡＸ基地局など）間、および無線基地局（ＷｉＭＡＸ基地局など）から無線アクセス制御機器への無線リターンチャネルを実装するために、無線基地局（ＷｉＭＡＸ基地局など）自体の無線リソース（周波数、サブバンド、タイムスロットを含む）を使用する。無線自己バックホールシステムは、端末ユーザからは透過的である。
【００１３】
無線自己バックホールシステム実装の技術的な要点は、無線リソースの使い方、基地局のフレーム構造の規定、無線基地局（ＷｉＭＡＸ基地局など）と端末ユーザとの間の通信およびリターン伝送を実装するために無線リターンチャネルをどのように使用するかを含めて、無線基地局（ＷｉＭＡＸ基地局など）の改良を含む。
【００１４】
図２は、無線自己バックホールシステムのエンドツーエンドネットワークの概略レイアウト図を示している。図２に示すように、本発明の基本的な考えは、新規の無線自己バックホールシステムを規定し、タイムオフセットを使用して、それぞれ異なる場所に位置する基地局をマスタ基地局、中継基地局、スレーブ基地局などに分類し、この分類では、マスタ基地局は、バックホールトラフィック実装の全体を通して基地局モードで動作し、中継局は、その最後のレベルの基地局とのバックホールトラフィックを実装するときには加入者局モードで動作し、またその次のレベルの基地局とのバックホールトラフィックを実装するときには基地局モードで動作し、スレーブ基地局は、バックホールトラフィック実装の全体を通して加入者局モードで動作する。任意の２つのレベルの基地局が、それ自体の無線リソースを使用してバックホールトラフィックを実装する。たとえば、２つのレベルの基地局間のアップリンクおよびダウンリンクのバックホールウィンドウが、基地局間のフレーム開始時間の相対オフセット（タイムオフセット）を伴って形成されることができ、したがって、基地局から無線アクセス制御機器への無線自己リターンチャネル実装の解決策を達成するため、基地局間の通信（すなわちバックホールトラフィック）は、基地局自体の無線リソースを使用して実装され得る。本発明は、さらに、基地局の具体的なフレーム構造、基地局間のタイムスロットオフセットの具体的な解決策、およびＷｉＭＡＸシステムについての他の技術的詳細を規定する。
【００１５】
本発明の第１の態様によれば、無線通信ネットワーク内の第１の基地局と第２の基地局との間で無線トラフィックバックホールを実装する方法が提供され、この方法は、以下のステップ、すなわち、ａ）基地局自体のタイムスロットを使用して、前記第１の基地局と前記第２の基地局との間でアップリンクバックホールチャネルおよびダウンリンクバックホールチャネルを形成するステップと、ｂ）前記アップリンクバックホールチャネルおよび前記ダウンリンクバックホールチャネルを使用して、前記第１の基地局と前記第２の基地局との間でアップリンクおよびダウンリンクトラフィックバックホールを実装するステップとを含む。ステップａ）では、好ましくは、前記第１の基地局と前記第２の基地局との間のアップリンクバックホールチャネルおよびダウンリンクバックホールチャネルを形成するように、第２の基地局のフレーム開始時間を、第１の基地局のフレームに対してある期間の間オフセットする。
【００１６】
本発明の第２の態様によれば、無線通信ネットワーク内で無線バックホールを実装する基地局が提供され、前記基地局が、第２の基地局のマスタ基地局であり、情報を加入者局と送受信するトランシーバ手段を備え、前記トランシーバ手段が、さらに、基地局自体のタイムスロットを使用して形成される、前記基地局と前記第２の基地局との間のアップリンクおよびダウンリンクバックホールチャネルを介して、バックホール情報を第２の基地局と送受信するために使用される。前記アップリンクおよびダウンリンクバックホールチャネルは、好ましくは、第２の基地局のフレーム開始時間を、前記マスタ基地局のフレームに対してある期間の間オフセットすることによって形成される。
【００１７】
本発明の第３の態様によれば、無線通信ネットワーク内のマスタ基地局として無線バックホールを実装する無線基地局が提供され、前記基地局が、第１の基地局のスレーブ基地局であり、情報を加入者局と送受信するトランシーバ手段を備える。前記トランシーバ手段は、さらに、基地局自体のタイムスロットを使用することによって形成される、前記基地局と前記第１の基地局との間のアップリンクおよびダウンリンクバックホールチャネルを介して、バックホール情報を第１の無線基地局と送受信するために使用される。好ましくは、前記基地局と第１の基地局との間のアップリンクおよびダウンリンクのバックホールチャネルは、前記基地局のフレーム開始時間を、前記第１の基地局のフレームに対してある期間の間オフセットすることによって形成される。
【００１８】
好ましい一実施形態では、スレーブ基地局として働く前記無線基地局は、さらに、前記基地局が、ローカルユーザアクセストラフィックと無線バックホールトラフィックとの間で切り換わるかどうか判断するモード判断手段と、前記基地局が、ローカルユーザアクセストラフィックと無線バックホールトラフィックとの間で切り換わると判断される場合は、前記基地局の動作モードを切り換えるモード切換え手段とを備える。
【００１９】
従来技術と比較して、本発明の技術的解決策は、基地局自体の無線リソースを使用して基地局間の無線通信を達成し、従来技術の無線通信ネットワークは、こうした機能をもたない。本発明を使用したネットワーク展開の間、同じ種類の機器が、新しいハードウェア機器を追加することも、異なる周波数リソースを申請することもなく使用され、したがってユーザの投資および運用コストが大きく削減される。さらに、基地局自体が有する強力な無線伝送能力が、無線バックホールトラフィックにおいて使用されるので、無線リターン伝送能力が著しく向上され得る。
【００２０】
以下では本発明について、添付の図面を参照してさらに述べる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施形態によれば、無線通信ネットワーク内の基地局の完全なＩＥＥＥ８０２．１６フレームなどの完全なフレームが、２つの部分に分割され得る。タイムスロットの一部は、無線バックホール機能のために使用され、他の部分は、依然として通常のユーザアクセス機能（ＷｉＭＡＸユーザアクセス機能など）のために使用される。バックホールトラフィックを転送する２つの基地局は、マスタおよびスレーブ基地局の受信および送信タイムスロットに対応するタイムスライスで、受信および送信機能を非同期に実施する。
【００２２】
バックホールのタイムスロットでは、ある基地局は送信状態にあり、他の基地局は受信状態にある。ユーザアクセスのタイムスロットでは、２つの基地局が、同時に受信および送信を実施する。マスタおよびスレーブ基地局は、そのそれぞれの加入者局と通信する。
【００２３】
無線通信ネットワーク内の基地局は、マスタ基地局およびスレーブ基地局として分類される。マスタ基地局として働くプロセスの間、ある基地局が、基地局として機能し、あるスレーブ基地局が、無線バックホールチャネルのセットアップ中には加入者局として、またローカルユーザアクセス中には通常の基地局として、マスタ基地局と通信する。したがって、スレーブ基地局は、動作モード間で切り換えられる必要がある。すなわち、複数の基地局が連続して接続される場合、中間の基地局は、そのマスタ基地局に対してはスレーブ基地局であり、そのスレーブ基地局に対してはマスタ基地局である。
【００２４】
マスタ基地局およびスレーブ基地局は、同じフレーム長を有するが、マスタ基地局とスレーブ基地局との間で、フレームの開始時間のタイムオフセット期間が存在する。このタイムオフセット期間は、バックホールトラフィックの転送のために使用され、オフセットは、具体的な無線リソーススケジューリングアルゴリズムおよび無線リソース予約アルゴリズムに従って調整され得る。
【００２５】
マスタ基地局およびスレーブ基地局は、この本文で規定されるフレーム構造をそれぞれ使用するが、この規定に限定されない。
【００２６】
図３は、本発明による単一ホップ型無線バックホールネットワークの概略レイアウト図である。この図では、第１の基地局１（ＢＳ１、マスタ基地局）は、周波数ｆ１で動作し、コアネットワーク（または無線アクセス制御機器）への有線バックホールリンクを有する。第２の基地局２（ＢＳ２、スレーブ基地局）は、周波数ｆ２で動作し、有線バックホールリンクを有さない。ＢＳ２は、ＢＳ１を使用して無線バックホールを実装し、バックホール動作中の特定のときに、ＢＳ１の加入者局としてＢＳ１と通信する。ＢＳ２がそのローカル加入者局にサービスするときは、基地局モード（周波数はｆ２）で動作するが、ＢＳ２は、無線バックホールトラフィックを実装する間は、加入者局モード（周波数はｆ１）で動作する。
【００２７】
図４は、単一の無線バックホールネットワーク内で上記タイムオフセット方法が使用された後の、第２の基地局２（ＢＳ２）のフレーム開始時間と第１の基地局１（ＢＳ１）のフレームとの間の期間ｔ１を示している。図４のダウンリンクブロードキャストドメインは、プリアンブルと、ＤＬ−ＭＡＰと、ＵＬ−ＭＡＰと、ＤＣＤおよびＵＣＤなど、リンク割当ておよび状況に関するブロードキャストメッセージとを含み、それは、受信されるダウンリンクブロードキャストドメインに従って、基地局のうちの１つのすべての加入者宅内機器によって実施されるシステム同期および伝送操作に属する。したがって、２つの基地局が、同じフレーム長を有する場合（管理制御および干渉防止を容易にするため、無線システムは一般にこうした要件を有する）、フレーム開始時間は、第２の基地局２（ＢＳ２）が無線バックホール機能を完遂し、すなわち第１の基地局１（ＢＳ１、マスタ基地局）の加入者宅内機器としてＢＳ１のダウンリンクブロードキャストドメイン情報を受信できることを保証するように、具体的な無線リソーススケジューリングアルゴリズムおよび無線リソース予約アルゴリズムに従って調整され、かつある特定のタイムオフセットを有する。上記のタイムオフセット期間は、アップリンクバックホールウィンドウ（ｔ３、ｔ７）およびダウンリンクバックホールウィンドウ（ｔ５）を形成し、これらのウィンドウは、あり得る干渉を防止するため、第２の基地局２（ＢＳ２）が基地局モードで動作するときに、そのアップリンク動作（ｔ４）およびダウンリンク動作（ｔ２、ｔ６）が、第１の基地局１（ＢＳ１）のアップリンク／ダウンリンク動作に完全に対応することを保証するために、同じサイズを有する。タイムオフセット方法に基づく単一ホップ型無線バックホールの解決策では、第１の基地局１（ＢＳ１、マスタ基地局）は、最初から最後まで基地局モードで動作し、第２の基地局２（ＢＳ２、スレーブ基地局）は、基地局モードと加入者局モードとの間で切り換わる。基地局モードでは、ＢＳ２は、ローカルユーザのためのアクセス機能を実施し、加入者局モードでは、ＢＳ２は、第１の基地局１とのアップリンクバックホールおよびダウンリンクバックホールトラフィックを実装するために使用される。
【００２８】
図５は、本発明によるマルチホップ型無線バックホールネットワークの概略レイアウト図を示している。第１の基地局１（ＢＳ１）だけが、コアネットワーク（または無線アクセス制御機器）への有線バックホールリンクを有し、無線バックホールが、第２の基地局２（Ｂ２）と第１の基地局１（ＢＳ１）との間、および第３の基地局（Ｂ３）と第２の基地局２（ＢＳ２）との間でも使用され、またこれと類似して使用される。ＢＳ１、ＢＳ２、およびＢＳ３は、それぞれ独立の動作周波数を有し、ＢＳ１からＢＳ４の距離が長いため、ＢＳ４は、ＢＳ１の動作周波数ｆ１を再使用し、または干渉の強度に従って別個の周波数点を使用し得る。
【００２９】
こうしたマルチホップ型の構造では、有線のバックホールリンクを有するＢＳ１は、ルート（ｒｏｏｔ）の基地局であり、ＢＳ４は、リーフ（ｌｅａｆ）の基地局であり、ＢＳ２およびＢＳ４は中間の基地局である。中間の基地局は、その次のレベルの基地局のトラフィックおよびそれ自体のトラフィックを中継し、その次のレベルの基地局のトラフィックは、最後のレベルの基地局によって中継される必要がある。ここでは、最終レベルの各基地局は、その次のレベルの基地局のマスタと呼ばれ、次のレベルの基地局は、スレーブと呼ばれる。スレーブは、バックホール動作を転送するときに、通常の基地局モードから加入者局モードに切り換わり、そのマスタの加入者宅内機器になる。このプロセスの間、周波数は切り換えられ、バックホールトラフィックが、そのマスタの周波数リソースを使用して実装される。それぞれのホップにおいて、バックホールウィンドウのサイズは、ネットワーク確立段階中に決定され、このウィンドウのサイズは、この基地局とそのマスタとの間のタイムオフセットに等しい。
【００３０】
図６は、上記タイムオフセット方法が、マルチホップ型無線バックホール動作において使用される場合の、マスタを除く各レベルの基地局のフレーム開始時間と、その最終レベルの基地局のフレームとの間のタイムオフセット期間ｔ１を示している。いずれかの２つのレベルの基地局のフレーム間のタイムオフセット期間は、前記２つのレベルの基地局間のアップリンクバックホールウィンドウおよびダウンリンクバックホールウィンドウを形成し、これらのウィンドウは、あり得る干渉を防止するため、その次のレベルの基地局が基地局モードで動作するときに、そのアップリンク動作およびダウンリンク動作が、最後のレベルの基地局のアップリンク／ダウンリンク動作に完全に対応することを保証するために、同じサイズを有する。単一ホップ型バックホールに類似して、タイムオフセット方法に基づくマルチホップ型バックホール解決策では、第１の基地局１（ＢＳ１、マスタ基地局）は、最初から最後まで基地局モードで動作し、第２、第３、および第４の基地局（ＢＳ２〜４、スレーブ基地局）は、アップリンクバックホールおよびダウンリンクバックホールを実装し、かつローカルユーザのためのアクセス機能を実施するために、基地局モードと加入者局モードの間で切り換わる。
【００３１】
図７は、本発明の一実施形態による、無線通信ネットワーク内で第１の基地局１と第２の基地局２との間で、無線トラフィックバックホールを実装する方法のフローチャートを示している。
【００３２】
図７に示すように、ステップＳ１１で、アップリンクバックホールチャネルおよびダウンリンクバックホールチャネルが、基地局自体のタイムスロットを使用して、前記第１の基地局１と前記第２の基地局２との間で形成される。第２の基地局のフレーム開始時間は、好ましくは、図４にちょうど示すように、前記第１の基地局と前記第２の基地局との間で、アップリンクバックホールチャネルおよびダウンリンクバックホールチャネルを形成するように、第１の基地局のフレームに対して、ある期間の間オフセットされ得る。フレーム開始時間の上記タイムオフセットは、基地局内で事前設定され得ることを理解されたい。
【００３３】
次いで、ステップＳ１２で、アップリンクおよびダウンリンクトラフィックバックホールが、前記アップリンクバックホールチャネルおよび前記ダウンリンクバックホールチャネルを使用して、前記第１の基地局と前記第２の基地局との間で実装される。特定の一実施形態では、以下のステップ、すなわち、
前記第２の基地局が、ローカルユーザアクセストラフィックと無線バックホールトラフィックとの間で切り換わるかどうか判断するステップと、
前記第２の基地局が、ローカルユーザアクセストラフィックと無線バックホールトラフィックとの間で切り換わると判断される場合は、前記第２の基地局の動作モードを切り換えるステップとが含まれ得る。より具体的には、バックホールトラフィックが実装される場合は、前記第２の基地局は、第２の動作周波数から第１の動作周波数に切り換わり、前記第２の動作周波数が、第２の基地局によってローカルユーザアクセストラフィックのために使用され、前記第１の動作周波数が、第１の基地局によってローカルユーザアクセストラフィックのために使用される。バックホールトラフィックが終了される場合は、前記第２の基地局は、前記第１の動作周波数から第１の動作周波数に切り換わる。
【００３４】
ネットワークが、マルチホップ型無線バックホールネットワークである場合、第２の基地局２は、さらに第３の基地局３のマスタ基地局として働くことができ、上記方法はさらに以下のステップ、すなわち、
基地局自体のタイムスロットを使用して、前記第２の基地局２と前記第３の基地局３との間のアップリンクバックホールチャネルおよびダウンリンクバックホールチャネルを形成するステップを含み得る。第３の基地局３のフレーム開始時間は、好ましくは、図６にちょうど示すように、前記第２の基地局２と前記第３の基地局３との間のアップリンクバックホールチャネルおよびダウンリンクバックホールチャネルを形成するように、第２の基地局２のフレームに対して、ある期間の間オフセットされ得る。フレーム開始時間の上記タイムオフセットは、基地局内で事前設定され得ることを理解されたい。上記方法はさらに、
前記アップリンクバックホールチャネルおよび前記ダウンリンクバックホールチャネルを使用して、前記第２の基地局と前記第３の基地局との間のアップリンクおよびダウンリンクトラフィックバックホールを実装するステップを含み得る。特定の一実施形態では、以下のステップ、すなわち、前記第３の基地局３が、ローカルユーザアクセストラフィックと無線バックホールトラフィックとの間で切り換わるかどうか判断するステップと、前記第３の基地局３が、ローカルユーザアクセストラフィックと無線バックホールトラフィックの間で切り換わると判断される場合は、前記第３の基地局の動作モードを切り換えるステップとが含まれ得る。より具体的には、第３の基地局の動作モードを切り換えるステップは、バックホールトラフィックが実装される場合は、前記第３の基地局３が、第３の動作周波数から第２の動作周波数に切り換わり、前記第３の動作周波数が、第２の基地局によってローカルユーザアクセストラフィック用に使用され、バックホールトラフィックが終了される場合は、前記第３の基地局３が、前記第２動作周波数から第３動作周波数に切り換わることを含む。上記方法はさらに、
前記第２の基地局が、第３の基地局からの受信されたバックホール情報を、第１の基地局とのアップリンクバックホールチャネルを介して前記第１の基地局に送信するステップと、
前記第２の基地局が、第１の基地局からの受信されたバックホール情報を、第３の基地局とのアップリンクバックホールチャネルを介して前記第３の基地局に送信するステップとを含み得る。
【００３５】
図８は、本発明の一実施形態による無線通信ネットワーク内のマスタ基地局１のブロック図を示しており、この図では、第１の基地局１が、第２の基地局のマスタ基地局であり、トランシーバ手段８を備えている。
【００３６】
前記トランシーバ手段１１は、情報を加入者局と送受信するために使用され、前記トランシーバ手段２１は、さらに、基地局自体のタイムスロットを使用して形成される、前記基地局２と前記第２の基地局との間のアップリンクおよびダウンリンクのバックホールチャネルを介して、バックホール情報を第２の無線基地局と送受信するために使用される。図４に示すように、前記アップリンクバックホールチャネルおよび前記ダウンリンクバックホールチャネルは、好ましくは、第２の基地局のフレーム開始時間を、第１の基地局のフレームに対してある期間の間オフセットすることによって形成され得る。フレーム開始時間の上記タイムオフセットは、基地局内で事前設定され得ることを理解されたい。
【００３７】
図９は、本発明の一実施形態による無線通信ネットワーク内のスレーブ基地局２のブロック図を示しており、このスレーブ基地局２は、トランシーバ手段２１と、モード判断手段２２と、モード切換え手段２３と、バッファ手段２４とを備える。
【００３８】
前記トランシーバ手段２１は、情報を加入者局と送受信するために使用され、さらに、基地局自体のタイムスロットを使用して形成される、前記基地局と前記第１の基地局との間のアップリンクおよびダウンリンクのバックホールチャネルを介して、バックホールで情報を第１の無線基地局と送受信するために使用される。第２の基地局２と第１の基地局１との間のアップリンクバックホールチャネルおよびダウンリンクバックホールチャネルは、前記基地局のフレーム開始時間を、前記第１の基地局のフレームに対してある期間の間オフセットすることによって形成される。フレーム開始時間の上記タイムオフセットは、基地局内で事前設定され得ることを理解されたい。
【００３９】
前記モード判断手段２２は、前記基地局が、ローカルユーザアクセストラフィックと無線バックホールトラフィックとの間で切り換わるかどうか判断するために使用される。
【００４０】
前記モード切換え手段２３は、前記基地局が、ローカルユーザアクセストラフィックと無線バックホールトラフィックとの間で切り換わると判断される場合に、前記基地局の動作モードを切り換えるために使用される。特定の一実施形態では、第２の基地局２が、ローカルユーザアクセストラフィックからバックホールトラフィックに切り換わると判断される場合は、前記モード切換え手段２３は、第２の動作周波数を第１の動作周波数に切り換え、前記第２の動作周波数が、第２の基地局２によってローカルユーザアクセストラフィックのために使用され、前記第１の動作周波数が、第１の基地局１によってローカルユーザアクセストラフィックのために使用され、バックホールトラフィックが終了されると判断される場合は、前記モード切換え手段２３は、前記第１の動作周波数を第１の動作周波数に切り換える。
【００４１】
図５に示すマルチホップ型無線バックホールネットワークでは、第２の基地局２は、さらに、第３の基地局のマスタ基地局として働き得る。この場合、前記トランシーバ手段２１は、さらに、基地局自体のタイムスロットを使用して形成される、第２の基地局２と前記第３の基地局３との間のアップリンクおよびダウンリンクバックホールチャネルを介して、バックホール情報を第３の無線基地局３と送受信するために使用される。第２の基地局２と前記第３の基地局３との間のアップリンクバックホールチャネルおよびダウンリンクバックホールチャネルは、前記第３の基地局のフレーム開始時間を、前記基地局のフレームに対してある期間の間オフセットすることによって形成される。
【００４２】
前記バッファ手段２４は、第１の基地局および第２の基地局からのバックホール情報をバッファリングするために使用される。第２の基地局２が、第１の基地局と第２の基地局との間の中継局として使用され得る場合、前記トランシーバ手段２３は、さらに、バッファリングされたバックホール情報を、前記第１の基地局との前記アップリンクバックホールチャネルを介して第３の基地局３から第１の基地局に送信するために使用され、またバッファリングされたバックホール情報を、前記第３の基地局とのアップリンクバックホールチャネルを介して第１の基地局から第３の基地局に送信するために使用され得る。このようにして、第２の基地局２は、第１の基地局と第３の基地局との間の無線中継局として機能し得る。
【００４３】
現在の実装および将来の標準化の作業を容易にするために、本発明は、ＷｉＭＡＸシステム内でマスタ基地局およびスレーブ基地局によって使用されるフレーム形式をそれぞれ規定する。図１０は、本発明の一実施形態によるＷｉＭＡＸシステム内のマスタ基地局のフレーム形式の概略図を示しており、図１１は、本発明の一実施形態によるＷｉＭＡＸシステム内のスレーブ基地局のフレーム形式の概略図を示している。こうした規定は、無線自己バックホールのためのタイムスロットが、比較的固定された場所に配置されることを可能にし、それによって、無線リソースのスケジューリングおよび割当てが容易になるだけでなく、異なる機器間のインターワーキングにとって良好な条件もがもたらされる。本発明によって規定された、構造化された基地局フレームは、本発明に従って基地局間の通信を実装するだけでなく、従来の技術規格に完全に準拠することができ、すなわち、他のメーカによるＷｉＭＡＸ装置とのインターワーキングを達成することができ、完全な下位互換性を提供する。
【００４４】
本発明の諸実施形態について上記で述べた。実施形態によれば、上記システムは、イーサネット（登録商標）技術を使用したアクセスネットワークであり、アクセスネットワークＣＯ機器１０は、ＩＰ−ＤＳＬＡＭであり、メッセージは、既存のＩＧＭＰに基づいて制御される。しかし、本発明は、特定のシステム、機器、またはプロトコルに限定されない。添付の特許請求の範囲によって定められる範囲から逸脱せずに、様々な修正または変更が、当業者によって行われ得る。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来技術で開示された、大規模ＷｉＭＡＸ展開のため無線リターンチャネルを提供するためのＬＭＤＳ技術の使用を示す概略図である。
【図２】無線自己バックホールシステムのエンドツーエンドネットワークの概略レイアウト図である。
【図３】単一ホップ型無線バックホールネットワークの概略レイアウト図である。
【図４】本発明によるタイムオフセット方法が、単一ホップ型無線バックホールネットワーク内で使用される場合の、第２の基地局および第１の基地局１のフレーム構造の概略図である。
【図５】本発明によるマルチホップ型無線バックホールネットワークの概略レイアウト図である。
【図６】本発明によるタイムオフセット方法が、マルチホップ型無線バックホールネットワーク内で使用される場合の、複数の基地局のフレーム構造の概略図である。
【図７】本発明の一実施形態による無線通信ネットワークの第１の基地局１と第２の基地局２との間で無線トラフィックバックホールを実装する方法のフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による無線通信ネットワーク内のマスタ基地局１のブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態による無線通信ネットワーク内のスレーブ基地局２のブロック図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるＷｉＭＡＸシステム内のマスタ基地局のフレーム形式の概略図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるＷｉＭＡＸシステム内のスレーブ基地局のフレーム形式の概略図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  第１の基地局
２  第２の基地局
１１、２１  トランシーバ手段
２２  モード判断手段
２３  モード切換え手段
２４  バッファ手段
ｆ１、ｆ２  周波数
ｔ１  タイムオフセット期間／期間
ｔ２、ｔ６  ダウンリンク動作
ｔ３、ｔ７  アップリンクバックホールウィンドウ
ｔ４  アップリンク動作
ｔ５  ダウンリンクバックホールウィンドウ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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